LabElectrónica 4

Fuentes de alimentacin no reguladas y reguladas

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ELECTRONICA

Laboratorio N4

FUENTE DE ALIMENTACIN NO REGULADAS Y REGULADAS


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Objetivos

1. Mostrar como funciona un rectificador de media onda midiendo los voltajes promedio y mximo de salida de DC.

2. Mostrar como funciona un rectificador de onda completa midiendo los voltaje promedio y mximo de salida de DC.

3. Encontrar las principales diferencias entre la rectificacin de media onda y de onda completa. Mostrar los efectos de un condensador como filtro de voltaje y el rizado de salida de DC. 4. Realizar una prueba de funcionamiento de una fuente de energa de onda completa utilizando el

voltmetro y el osciloscopio. 5. Localizar fallas y componentes defectuosos en una fuente de energa de onda completa tpica

utilizando un multmetro y un osciloscopio. 6. Realizar un procedimiento de comprobacin de funcionamiento en la fuente de energa.

Introduccin Terica En nuestro medio es ms simple y econmico generar, transmitir y distribuir corriente alterna de corriente directa, por lo que las empresas de energa elctrica suministran potencia de C.A. Sin embargo muchas aplicaciones de la energa elctrica tales como los circuitos electrnicos , los de carga de bateras, las operaciones de motores elctricos, soldadura, procesos qumicos y otros necesitan corriente directa, por ello es necesario rectificar (cambiar) la energa de C.A. a voltajes y corrientes de C.D. Un circuito rectificador convierte C.A. en C.D. pulsante, que luego puede filtrarse (aislarse) en corriente directa. Para hacerlo debe emplear el DIODO que por sus caractersticas de corriente unidireccional (en un sentido), es muy adecuado para rectificacin. Considere el circuito de la Fig. 1, durante la alternancia positiva del voltaje de entrada el nodo del diodo D1 es positivo con respecto al ctodo y fluye corriente. El flujo de corriente produce una cada de tensin en la resistencia de carga RL, ya que la variacin de la corriente sigue la variacin del voltaje de entrada, el voltaje de salida a travs de RL sigue la alternancia positiva que provoca la corriente. Durante la alternancia negativa no hay flujo de corriente debido a que ahora el nodo es negativo con respecto al ctodo. Debe notarse que la salida ya no es un voltaje de C.A. sino un voltaje C.D. Al proceso por el que el diodo conduce durante una alternancia del ciclo de entrada se le conoce como RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA. Es posible rectificar ambas alternancias de voltaje de entrada utilizando el circuito puente de onda completa de la fig. 2. Durante la alternancia positiva, la corriente fluye a travs del diodo D1, la carga y de regreso al transformador a travs de D3. Los diodos D2 y D4 se bloquean por la corriente al polarizarse inversamente. Durante la alternancia negativa, la corriente fluye a travs de D2, de la carga y de regreso al transformador a travs del diodo D4, para este caso los diodos D1 y D3 se encuentran bloqueados.


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Fig. 1

Fig. 2

Como hemos visto la funcin del diodo es rectificar la seal de entrada en DC pulsante. Al cambio peridico de la salida DC por arriba y debajo de su valor promedio se le conoce como ondulacin. Casi todos los equipos electrnicos requieren VDC sin variaciones ni picos de voltajes, por lo tanto la salida de un rectificador no se puede aplicar directamente a ese equipo y debern reducirse, a estos circuitos se les conoce con el nombre de circuitos de filtro. El voltaje de rizado es una ondulacin que suministra energa en pulsos a la carga. La tensin de rizado se puede reducir si se almacena parte de la energa de la fuente mientras que el rectificador esta suministrando un pulso, luego puede liberar esta energa almacenada a la carga entre los pulsos del suministro. Un filtro capacitivo es simplemente un condensador electroltico, conectado a la salida del rectificador. El condensador se carga rpidamente al voltaje mximo del rectificador como se muestra en la figura 3. Cuando la salida del rectificador cae a cero entre los pulsos de salida, el capacitor cargado se descarga y suministra corriente a la carga. Antes de que el voltaje del

R11k

D11N4007

T1TRANS


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condensador caiga demasiado, otro pulso de salida suministrado por el rectificador vuelve a cargar el condensador al valor mximo de voltaje. La razn o velocidad a que se descarga el condensador y por tanto el nivel promedio que se mantiene el voltaje de salida depende principalmente de la constante de tiempo RC del capacitor y de la resistencia de carga.

Fig. 3

Preparacin El alumno debe de revisar su texto de consulta en la sesin 3 y el capitulo de fuentes de alimentacin. Se recomienda que estudie la seccin de introduccin al tema de la presente gua de laboratorio. Se recomienda revisar la siguiente direccin de Internet: http://www.todoelectronica.8k.com/fuentestension.htm http://www.hispazone.com/conttuto.asp?IdTutorial=98 http://www.olfer.com/articulos_electronica/fuentes_de_alimentacion.html

Equipos y Materiales Voltmetro digital. Ampermetro digital Osciloscopio (4) Diodos 1N4007 (1) Diodo tipo puente 2 A. (1 ) Diodo Zener 1N4742 (1) motor DC 12 V Resistencia de 1k/ 1W Condensadores de 10 uF y 1000 Uf Protoboard Transformador 0-15 y / 1 A. Cables de conexin


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Procedimiento Parte I: Circuito Rectificador de media onda Mostrar cmo funciona un rectificador de media onda midiendo los voltajes promedio y mximo de salida de DC.

1.1 Implemente el circuito rectificador de media onda de la figura 1.

Fig. 1 1.2. Seleccione el canal Ch1 del osciloscopio en la escala de 5 Volt/div y atenuada x10, y conecte al

secundario del transformador y grafique la forma de onda del voltaje observada. Indique claramente el voltaje pico a pico (Vpp), el periodo y calcule la frecuencia.

Vpp =..........................voltios Periodo:. ms Frecuencia:Hz. Seal de Entrada (CH1) Seal de Salida ( CH2) 1.3 Seleccione el canal Ch2 del osciloscopio en la escala de 5 Volt /div y atenuada x10, y conecte la

punta de prueba a los extremos de la resistencia R1 y grafique la forma de onda del voltaje observada. Indique claramente el voltaje pico (Vp), el periodo y la frecuencia.


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Vp =..........................voltios Periodo:.ms Frecuencia:Hz. 1.4 De las formas de onda obtenidas Qu puede comprobar? : ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 1.5 Utilizando el voltmetro digital en VDC, mida la tensin de salida ( Vo) en los extremos de la R1. Vo = .......................Vdc. 1.6 Calcule el voltaje promedio VDC de salida usando la ecuacin para convertir la salida mxima

( Vmax) obtenida en R1 de un convertidor de media onda a DC, emplee para ello la siguiente

formula

VDC (promedio) = Vmax X 0.318 =....................................voltios 1.7 Compare el valor obtenido en los pasos 1.5 y 1.6 , determine el porcentaje de error ........................................................................................................................... II. Rectificador de Onda completa. Mostrar como funciona un rectificador de onda completa midiendo los voltajes promedio y mximo de salida VDC. 2.1 Implemente el circuito de la figura 2. ( tenga mucho cuidado con la polaridad de cada diodo)

Fig. 2

2.2 Conecte el osciloscopio en los extremos de R2 ( use solamente el canal 1) 2.3 Observe la forma de onda del voltaje en la salida y complete los datos . Vmax =..........................voltios Periodo:.ms Frecuencia:Hz. 2.4 Dibuje la forma de onda de salida del rectificador de onda completa


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2.5 Mida el voltaje promedio de salida del rectificador de onda completa, anote el valor indicado por el voltmetro de VDC? Voltaje promedio VDC =..............................................Voltios 2.6 Calcule el voltaje promedio de salida de VDC usando la ecuacin mostrada. Voltaje promedio VDC = Vmax X 0.636 =..........................voltios 2.7 Compare los resultados y determine el porcentaje de error: Porcentaje de error: III Parte: Fuente de Alimentacin Vdc con Rectificador de Onda Completa Mostrar cmo funciona una fuente de alimentacin con filtro capacitivo, midiendo los voltajes promedio y mximo de salida Vdc. 3.1 Implemente la fuente de alimentacin de la figura 3.

Fig. 3


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3.2 Utilizando el multmetro digital con el selector en Vac, mida la tensin que corresponde al voltaje de rizado (Vr) en los extremos de resistencia R3 (resistencia de carga o RL) y antelo en la tabla 1 3.3 Utilizando el multmetro digital con el selector en Vdc, mida la tensin que corresponde al voltaje de

Vdc en los extremos de resistencia R3 y antelo en la tabla 1

3.4 Calcular el factor de rizado ( r ) del circuito utilizando la formula :

r (Rizado) = (Vr/Vdc) X100%

Anote el resultado en la tabla 1

3.5 Conecte el canal 1 del osciloscopio con el selector en AC entre los extremos de R3 y mida la

tensin de rizado pico a pico.

Condensador

uF

Tensin de

Rizado Vr

( oltmetro AC)

Tensin VDC

( oltmetro DC)

Factor de rizado

r= Vac/Vdc x 100%

Tensin de rizado pico a

pico (osciloscopio)

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Tabla 1

3.6 Reemplace el condensador C1 por uno de 1000 uF. Y repita los pasos del 3.2 al 3.5 y complete

la tabla 2

Condensador

uF

Tensin de

Rizado Vr

(Voltimetro AC)

Tensin VDC

(Voltimetro DC)

Factor de rizado

r= VAC/VDC x 100%

Tensin de rizado pico a

pico (osciloscopio)

1000

Tabla 2

3.7 Compare las tablas 1 y 2 y comente los resultados obtenidos

3.8 Graficar la forma de onda obtenida en los extremos de R3 tiene forma de diente de sierra?


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Complete los datos observados en el osciloscopio

Vp =..........................voltios Periodo:ms Frecuencia:Hz. PARTE IV: Fuente de Alimentacin Regulada con Diodo Zener. Implementar una fuente de alimentacin con rectificador de onda completa y regulada con diodo zener. 4 .1 Implementar el circuito mostrado en la figura 4.

D1

1N4742A

D2ZENER

+

C1

1000uF

220/15 VAC

T1

R21k

R1330

Figura 4


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4.2 Mida el voltaje VDC en los extremos del condensador C1, en la resistencia R1, en la Resistencia R2 y en los extremos del diodo Zener , anotar los valores en la tabla mostrada.

Voltaje en el Condensador

Voltaje en la Resistencia R1

Voltaje en la Resistencia R2

Voltaje en el Diodo Zener

4.3 Comente los resultados obtenidos

.................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

4.4 Calcular las corrientes DC que pasa a travs de la resistencia R1, R2 y por el diodo Zener, anotar los valores en la tabla mostrada.

Corriente en la Resistencia R1

Corriente en la Resistencia R2

Corriente en el Diodo Zener

Comentarios:

.................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................


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TEST DE LABORATORIO N 4

Apellidos y Nombres:Grupo:Mesa:.. Aplicacin de lo aprendido (Cada pregunta vale 0.5 puntos) 1. El propsito de un rectificador es

a) Convertir la corriente directa en corriente alterna pulsante b) Convertir la corriente directa pulsante. c) Convertir la corriente alterna a cd pulsante. d) Ninguno de los anteriores

2. El circuito rectificador de onda completa de la figura 2 ,en la tensin de salida

a) Pasa toda alternancia del ciclo de entrada. b) Pasa solo la alternancia negativa del ciclo de entrada. c) Pasa solo la alternancia positiva del ciclo de entrada d) Todas las anteriores.

3. Si se aumenta el valor del condensador de filtro en un circuito rectificador.

a) Aumenta el porcentaje de rizado.

b) Disminuye el voltaje de salida de VDC

c) Disminuye la corriente de carga.

d) Disminuye el rizado.

4. El factor de rizado en un circuito rectificador es inversamente proporcional a

a) El valor del condensador de filtrado. b) La corriente de carga

c) Tanto (a) como ( b) d) Ni (a) ni (b) 5. Un diodo zener se puede utilizar como:

a) Un limitador de voltaje b) Una referencia de voltaje c) Un regulador de voltaje d) Todas las anteriores.

6. Un diodo zener tiene la clasificacin de 9.1 y,- 1 W Cul es la mxima corriente de zener que puede manejar el diodo con seguridad a temperatura ambiente?

a) 147 mA. b) 110 mA. c) 20 mA. d) 1 A

Diseo de Fuente de Alimentacin Disee e Implemente una fuente de alimentacin con rectificador de onda completa que entregue a la salida 9 VDC 300 m A, el factor de rizado debe ser 4 %. ( 2 PUNTOS)


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PUNTAJE:

Realizacin Puntos

Puntualidad y Orden y limpieza en el laboratorio

Trabajo en equipo

Competencia: Implementa fuente de alimentacin bsicas, identifica y resuelve problemas en fuentes de alimentacin bsicas.

Resultados del laboratorio: Identifican, analizan y resuelven problemas de tecnologa.

Aplicacin de lo aprendido

Total 20

Curso: Electrnica Seccin

Lab. No: 04 Mesa No:

Tema: Fuente de Alimentacin no

reguladas y reguladas Fecha:

Notas:

Participantes Nota Laboratorio Test Promedio

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TECSUP

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